Kad zvaigznes sasniegs dzīves cikla beigas, daudzi eksplozīvā procesā, kas pazīstams kā supernova, izpūs ārējos slāņus. Lai gan astronomi ir daudz iemācījušies par šīm parādībām, pateicoties izsmalcinātiem instrumentiem, kas spēj tos pētīt dažādos viļņu garumos, joprojām ir daudz, ko mēs nezinām par supernovām un to paliekām.
Piemēram, joprojām ir neatrisināti jautājumi par mehānismiem, kas no supernovas ģenerē radītos trieciena viļņus. Tomēr nesen starptautiska pētnieku grupa izmantoja datus, kas iegūti blakus esošās supernovas (SN1987A) Chandra rentgenstaru observatorijā, un jaunas simulācijas, lai izmērītu atomu temperatūru radītajā triecienvilnī.
Pētījums ar nosaukumu “Smago jonu sadursmes bez karsēšanas SN 1987A” nesen parādījās zinātniskajā žurnālā Daba. Komandu vadīja Marco Miceli un Salvatore Orlando no Palermo universitātes, Itālijā, un to veidoja locekļi no Nacionālā astrofizikas institūta (INAF), Mehānikas un matemātikas lietišķo problēmu institūta un Pensilvānijas štata un Ziemeļrietumu universitātes. .
Pētījuma dēļ komanda apvienoja Čandras SN 1987A novērojumus ar simulācijām, lai izmērītu atomu temperatūru supernovas šoka viļņā. To darot, komanda apstiprināja, ka atomu temperatūra ir saistīta ar to atomu svaru, kā rezultātā tiek atbildēts uz ilgstošu jautājumu par triecienviļņiem un mehānismiem, kas tos darbina.
Kā Pensilvānijas astronomijas un astrofizikas profesors un pētījuma līdzautors Deivids Burrovs sacīja Penna štata paziņojumā presei:
“Supernovas sprādzieni un to paliekas nodrošina kosmiskās laboratorijas, kas ļauj mums izpētīt fiziku ekstremālos apstākļos, kurus nevar pavairot uz Zemes. Mūsdienu astronomiskie teleskopi un instrumenti, gan uz zemes, gan kosmosā, ļāva mums veikt detalizētus supernovas palieku pētījumus mūsu galaktikās un tuvējās galaktikās. Mēs regulāri veicam supernovas paliekas SN1987A novērojumus, izmantojot NASA Chandra rentgenstaru observatoriju, kas ir labākais rentgena teleskops pasaulē, jo neilgi pēc Chandra palaišanas 1999. gadā, un izmantojām simulācijas, lai atbildētu uz ilgstošiem jautājumiem par šoka viļņiem. ”
Kad lielākas zvaigznes piedzīvo gravitācijas sabrukumu, iegūtais sprādziens dzen materiālu uz āru ar ātrumu līdz vienai desmitdaļai gaismas ātruma, iespiežot triecienviļņus apkārtējā starpzvaigžņu gāzē. Tur, kur trieciena vilnis sastopas ar lēnām pārvietojošos gāzi, kas apņem zvaigzni, jums ir “šoka fronte”. Šī pārejas zona sasilda vēsu gāzi līdz miljoniem grādu un noved pie novērojama rentgena starojuma.
Jau kādu laiku astronomus interesē šis supernovas trieciena viļņa reģions, jo tas iezīmē pāreju starp mirstošās zvaigznes sprādzienbīstamo spēku un apkārtējo gāzi. Kā Burrows to pielīdzināja:
“Pāreja ir līdzīga tai, kas novērota virtuves izlietnē, kad ātrgaitas ūdens straume sasniedz izlietnes baseinu, gludi plūstot uz āru, līdz tā pēkšņi lec augstumā un kļūst turbulenta. Trieciena frontes ir plaši pētītas Zemes atmosfērā, kur tās notiek ārkārtīgi šaurā reģionā. Bet kosmosā šoka pārejas notiek pakāpeniski un var neietekmēt visu elementu atomus vienādi. ”
Pārbaudot dažādu elementu temperatūru aiz supernovas trieciena frontes, astronomi cer uzlabot mūsu izpratni par šoka procesa fiziku. Lai arī tika sagaidīts, ka elementu temperatūra būs proporcionāla to atomu svaram, iegūt precīzus mērījumus bija grūti. Ne tikai iepriekšējie pētījumi ir noveduši pie pretrunīgiem rezultātiem, bet arī analīzēs nav iekļauti smagie elementi.
Lai to risinātu, komanda apskatīja Supernova SN1987A, kas atrodas Lielajā Magelāņu mākonī un pirmo reizi kļuva redzama 1987. gadā. Papildus tam, ka tā bija pirmā supernova, kas bija redzama ar neapbruņotu aci kopš Keplera supernovas (1604), tā bija vispirms jāpēta visos gaismas viļņu garumos (no radioviļņiem līdz rentgena un gamma viļņiem) ar moderniem teleskopiem.
Kamēr iepriekšējie SN 1987A modeļi parasti ir balstījušies uz atsevišķiem novērojumiem, pētījumu grupa izmantoja trīsdimensiju skaitliskas simulācijas, lai parādītu supernovas attīstību. Pēc tam viņi salīdzināja tos ar Chandra sniegtajiem rentgena novērojumiem, lai precīzi izmērītu atomu temperatūru, kas apstiprināja viņu cerības.
"Tagad mēs varam precīzi izmērīt tik smagu elementu kā silīcijs un dzelzs temperatūru un esam parādījuši, ka tie patiešām seko sakarībai, ka katra elementa temperatūra ir proporcionāla šī elementa atomu svaram," sacīja Burrows. "Šis rezultāts atrisina svarīgu jautājumu astrofizisko šoka viļņu izpratnē un uzlabo mūsu izpratni par šoka procesu."
Šis jaunākais pētījums ir nozīmīgs astronomu solis, tuvinot viņus izpratnei par supernovas mehāniku. Atklājot viņu noslēpumus, mēs cenšamies uzzināt vairāk par procesu, kam ir būtiska nozīme kosmiskajā evolūcijā, kā zvaigznīšu nāve ietekmē apkārtējo Visumu.
